La jaula que nos protege

C A R R O C E R Í A
La jaula
que nos protege
La carrocería, nuestro ángel de la guarda
LA CARROCERÍA, ESA PARTE QUE NO VEMOS Y A LA QUE NO PRESTAMOS ATENCIÓN, PUEDE SALVARNOS LA
VIDA EN CASO DE ACCIDENTE. CUANDO SE PRODUCE UN IMPACTO, LA CARROCERÍA ESTÁ DISEÑADA PARA
ABSORBER LA MAYOR CANTIDAD DE ENERGÍA POSIBLE Y LO HACE DEFORMÁNDOSE, EXCEPTO EL HABITÁCULO
DE SEGURIDAD, MÁS REFORZADO, QUE ACTÚA COMO “LA JAULA QUE NOS PROTEGE”
Por J uan Salvador Montes
Hernández
w Secciones de
la carrocería
La carrocería autoportante es un producto
de alta tecnología. Está diseñada y
fabricada de tal forma que tiene que
cumplir una serie de requisitos muy
exigentes y que se contraponen entre
ellos; es decir, debe ser muy resistente,
pero, a la vez, muy ligera; muy rígida, pero,
a la vez, deformable… Actualmente esto
es posible con un diseño muy estudiado
y la combinación de diferentes tipos de
aceros avanzados, denominados de Alto
Límite Elástico (ALE), que, colocados
estratégicamente en las diferentes zonas
de la carrocería, hacen que tenga un
comportamiento muy seguro en caso de
impacto.
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¿Cómo se comporta la carrocería
ante un impacto?
El comportamiento de la carrocería ante un
impacto depende del diseño de su estructura y
de los materiales empleados en su fabricación.
Los criterios que actualmente tienen más
peso en el diseño de la carrocería son la
seguridad de los ocupantes y la reducción
de peso, manteniendo la rigidez de la
estructura. En este sentido, la carrocería
se divide en tres partes:
■ Sección central o habitáculo de seguridad
■ Sección delantera
■ Sección trasera
La sección central, que comúnmente
denominamos “habitáculo de pasajeros”,
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w Aceros de alto límite elástico, en color; en gris, aceros convencionales
en la carrocería moderna, ha pasado
a denominarse “habitáculo o jaula de
seguridad”, debido a la especial importancia
que este criterio tiene actualmente en su
diseño; estaríamos, por lo tanto, ante la
parte más reforzada de la carrocería.
Las secciones delantera y trasera, que,
en principio, se conciben como partes
de la carrocería encargadas de soportar
los conjuntos mecánicos, han cobrado
una especial importancia como zonas de
deformación programada. Para que la
carrocería tenga un comportamiento óptimo
ante un impacto, debe disponer de una parte
indeformable, que proteja a los ocupantes,
y de una parte deformable, que absorba la
energía. Tanto la sección delantera como la
sección trasera se fabrican como elementos
de deformación programada.
En la carrocería actual se emplean
diferentes tipos de acero ALE, en función
de la resistencia requerida. Recordamos
que el límite elástico es la tensión
máxima que puede soportar un material
sin sufrir deformaciones permanentes.
Existen aceros con un límite elástico
desde 160 hasta más de 1.000
megapascales. Los aceros más
resistentes se encuentran en el
“habitáculo de seguridad”, la parte central
de la carrocería.
¿Qué son las zonas de deformación
programada?
Son zonas de la carrocería que
se deforman progresivamente,
absorbiendo la energía de la colisión.
Los ejemplos más claros son los
largueros delanteros y traseros. Se
consiguen mediante la combinación de
distintas soluciones:
■ Empleando progresivamente aceros de
distintas resistencias.
■ Dotando a la pieza de una geometría
determinada. No se comporta igual una
pieza completamente recta que una con
formas curvas.
■ Creando puntos fusibles. Muescas,
relieves, taladros o perforaciones, etc.
Se trata de debilitar o de reforzar una
determinada zona o punto de la pieza
para que, ante un impacto, se funda y se
deforme por ese punto.
■ Disminuyendo progresivamente
el espesor de la pieza. También
denominado estampación a medida,
consigue un efecto progresivo de
deformación.
■ Tratamiento térmico localizado. Se
somete a una parte de la pieza a un
tratamiento térmico que aumenta su
resistencia, quedando el resto con una
resistencia menor.
w Estampación a medida
w Zona de deformación programada
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El comportamiento
de la carrocería
ante un impacto
depende del diseño,
de la estructura y
de los materiales
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y deformaciones en zonas que están
fuera del área del impacto.
Cuando un elemento de deformación
programada llega a su límite de absorción
pasa a comportarse como un elemento
rígido, transmitiendo la deformación al
elemento siguiente.
w Transmisión de daños
ante un impacto frontal
Fuerzas que intervienen en una colisión
Cuando el vehículo recibe un impacto, la
carrocería se deforma, al verse sometida a
una serie de fuerzas involucradas en una
colisión. Pueden ser:
■ Fuerza externa: Ejercida por el vehículo
u objeto contra el que colisiona. Éste
se opone a la fuerza del vehículo en
movimiento, provocando la deformación
por impacto directo.
■ Fuerza interna: Generada por la propia inercia
Cuando la dirección
del vehículo, provoca las deformaciones
internas por transmisión de daños.
del impacto se
desvía del eje
longitudinal del
vehículo, las zonas
de deformación
pierden efectividad
Así mismo, los daños que nos encontramos
en la carrocería también son de dos tipos:
■ Daños directos: Deformaciones, marcas,
restos, abrasiones, etc., producidos en la
zona del impacto por el contacto directo
contra el otro vehículo u objeto.
■ Daños indirectos: Ocasionados por la
transmisión de daños a través de las
piezas o conjuntos. Encontramos arrugas
¿Cómo se produce la transmisión de
daños en la carrocería?
El diseño estructural de la carrocería es
el responsable de la mayor parte de las
desviaciones verticales, hacia arriba y
hacia abajo. Esto se produce cuando la
dirección del impacto coincide con el eje
longitudinal del vehículo; en estos casos,
los elementos de deformación programada
actúan al 100% de eficacia.
A medida que la dirección del impacto se
desvía del eje longitudinal del vehículo,
las zonas de deformación programada
pierden efectividad y se producen
deformaciones transversales. En el caso del
larguero delantero, si la fuerza le alcanza
lateralmente, ya no trabajaría a compresión,
sino a flexión, perdiendo capacidad de
absorción de energía. En este caso, parte
de la energía se disiparía en la rotación del
vehículo, ya que su trayectoria se aleja del
centro de gravedad.
El diseño ideal de una hipotética carrocería
de seguridad sería una esfera con el
núcleo muy reforzado como habitáculo de
seguridad y múltiples largueros, en todas
direcciones, como elementos de absorción
de energía. De esta forma, fuera cual fuere
la dirección de impacto, el comportamiento
de la carrocería sería el mismo.
Si la dirección del impacto pasa a través
del centro de gravedad del vehículo no
se produce giro y toda la energía será
absorbida por la carrocería.
CRASH TEST EN CESVIMAP
En CESVIMAP investigamos también en la evolución de la carrocería desde el punto
de vista de la reparación:
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C A R R O C E R Í A
wG
olf VII 2013
w Golf VI 2008
En el modelo de 2013, solamente un 8 % de la estructura es de acero convencional
w Golf IV 1998
w Golf VI 2008
wG
olf VII 2013
w Secuencia de las pruebas de impacto Euro NCAP. Comportamiento del Volkswagen Golf en las tres últimas
evoluciones de su carrocería.
w Momento de giro
Evolución de la carrocería
En los últimos años, los fabricantes
de vehículos han apostado por la
evolución de la carrocería, enfocada a la
seguridad de los ocupantes y a la reducción
del peso; en este último caso, obligados
por las restrictivas normas antipolución.
En este ejemplo podemos observar la evolución
del diseño estructural de la carrocería en dos
versiones de un mismo modelo.
En los últimos años, todos los fabricantes
están evolucionando hacia carrocerías
más seguras, con el objetivo de que esas
“jaulas de acero” nos protejan mejor en
caso de impacto ■
PARA SABER MÁS
Si la dirección del impacto no atraviesa por
el centro de gravedad del vehículo, parte
de la energía se absorberá en el giro y los
daños en la carrocería serán menores.
Cuanto más alejado esté del centro de
gravedad, mayor giro y menores daños.
Área
de Carrocería.
[email protected]
Reparación
de carrocerías de automóviles.
CESVIMAP, 2009.
esviteca, biblioteca multimedia
C
de CESVIMAP. www.cesvimap.com
www.revistacesvimap.com
@revistacesvimap
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Los largueros
delanteros
y traseros
se deforman
progresivamente,
absorbiendo la
energía de la
colisión